Способ определения оптимальной скорости резания

Способ относится к определению оптимальной скорости резания твердосплавными режущими инструментами по выбранному исходному параметру и включает предварительной нагрев проб из инструментов, проведение измерения температуры в зоне контакта инструментальный - обрабатываемый материал при различных скоростях резания с построением графической зависимости. Для снижения трудоемкости в отношении твердосплавных режущих инструментов группы применяемости Р в качестве исходного параметра устанавливают температуру предварительного нагрева твердосплавного инструмента, при которой в наибольшей степени проявляется экзотермический эффект, сопровождающийся формированием диссипативной поверхностной слоистой структуры, обеспечивающей наибольшее снижение диффузионного проникновения элементов обрабатываемого материала в структуру твердого сплава и износ режущего инструмента. Затем по построенной графической зависимости скорость резания - температура резания назначают в качестве оптимальной скорости резания скорость, при которой температура нагрева в зоне рабочего контакта инструментального и обрабатываемого материала соответствует температуре предварительного нагрева твердосплавного режущего инструмента, при которой в наибольшей степени проявляется экзотермический эффект. 2 ил.

 

Изобретение относится к области обработки сталей и сплавов резанием и может быть использовано для определения рабочего параметра твердосплавных режущих инструментов - оптимальной скорости резания при непосредственном их использования на металлорежущем оборудовании, а также при аттестации и сертификации этой твердосплавной продукции.

Известен способ определения оптимальной скорости резания (А.С. №1028427, МПК3 B23B 1/00, БИ №26, 1983), основанный на нахождении последней по выбранному исходному параметру, связанному с изменениями характеристик кристаллической решетки. В качестве исходного параметра для определения оптимальной скорости резания выбирают период кристаллической решетки, определяют его при различных скоростях резания (температурах), а оптимальную скорость принимают равной наибольшей скорости, при которой период решетки будет максимальным.

Процесс определения параметров кристаллической решетки с помощью дифрактометров является сложным и трудоемким. Исследование изменений в кристаллической решетке твердосплавной режущей пластинки производится после прекращения опытов по резанию и специальной подготовке, включающей ее очистку, возможное разрушение и выбор места контроля. Вследствие разной скорости охлаждения различных областей инструментального материала после очередного нагревания в процессе резания, осуществляемого в диапазоне 400-800°С, за счет изменения скорости резания снижается вероятность точного определения происходящих изменений. Неточности возникают и вследствие того, что исследованию подвергается локальная - случайная зона износа твердого сплава, структурные параметры которой значительно отличаются от других смежных областей ввиду неодинакового характера распределения температурного поля при различных скоростях резания. Поэтому получаемые результаты изменений параметров кристаллической решетки являются весьма приближенными и имеют недостаточную степень статистической значимости.

Известен способ определения оптимальной скорости резания (А.С. 841779, МПК3 B23B 1/00, БИ №24, 1981), основанный на том, что наибольшей скорости режущего инструмента соответствует минимальная длина участка упрочения на контактной поверхности режущего инструмента. Выбор в качестве исходного параметра длины участка упрочения объясняется тем, что его размеры характеризуют деформационное состояние металла в контактной зоне, характер и градиент действующих температурных полей, условия взаимодействия металла контактной зоны с передней поверхностью инструмента и оказывают большое влияние на интенсивность износа режущей части инструмента. Измерение размеров участка упрочнения осуществляют с помощью микроскопа; строят график зависимости длины участка упрочнения от скорости резания. По минимальной длине участка упрочнения на графике определяют оптимальную скорость резания.

Основным недостатком рассмотренного способа является высокая трудоемкость и низкая надежность в точном определении длины участка упрочнения вследствие его небольшой величины, составляющей в среднем 0,1-1,0 мм, и значительной неопределенности положения границ. Кроме того, определение длины участка упрочнения на рабочих поверхностях режущего клина с помощью микроскопа отличается недостатками методического характера, основным из которых является то, что упрочненный слой является весьма неоднородным по длине и глубине залегания вследствие флуктуационного характера действующих на поверхностях контактных напряжений, изменяющихся от максимальных значений, действующих у режущей кромки, до нуля в точках выхода трибологической пары из контакта. Вследствие этого длины участков упрочнения на контактных поверхностях режущего инструмента, отражающих количественные и качественные изменения структуры материала, измеренные с помощью микроскопа, а также другими методами, например измерением микротвердости, часто не совпадают и даже имеют различный характер изменения. Ввиду рассмотренных причин возможны большие погрешности и в определении оптимальной скорости резания.

Известен способ определения оптимальной скорости резания для инструментов из твердых сплавов (А.С. №1227339, B23B 1/00, БИ №16, 1986), выбранный в качестве прототипа и заключающийся в том, что в качестве исходного параметра выбирают уровень вакансионной дефектности в структуре твердого сплава. Сначала последовательно измеряют степень вакансионной дефектности при различных температурах нагревания. Затем оптимальную температуру - скорость резания определяют как наибольшую температуру - скорости, при которой устанавливается в структуре минимальное значение уровня вакансионной дефектности.

Недостатком данного способа является то, что степень минимальной вакансионной дефектности не всегда отвечает равновесному термодинамическому состоянию структуры, при котором устанавливается наименьшее значение уровня свободной энергии твердого тела как консолидирующей системы, состоящей из отдельных микрообъемов и при которой будет, вероятно, наблюдаться минимальная интенсивность адгезионного износа (см., например, Ван Бюрен. Дефекты в кристаллах. М., И.Л., 1961, 584 с.). Вследствие этого минимальная интенсивность износа режущего инструмента может происходить выше или ниже установленной оптимальной температуры - скорости резания. Отсюда следует, что точность данного способа будет недостаточно высокой. Кроме того, для проведения измерений необходимо иметь специальное помещение, оборудованное защитой от радиационного излучения, а обслуживающему оператору требуется пройти специальную подготовку для работы с радиоактивными источниками, каковым в данном случае является Na-22. Следствием изложенного может быть низкий уровень экономической целесообразности для использования способа по ближайшему аналогу.

Задачей предлагаемого способа является повышение точности и снижение трудоемкости в определении оптимальных режимов резания (оптимальной скорости резания) для режущих инструментов, оснащенных твердыми сплавами вольфрам - титан - кобальтовой группы - группы применяемости Р.

Поставленная задача в предлагаемом способе - определение оптимальной скорости резания твердосплавным - группа Р режущим инструментом решена путем использования выбранного исходного параметра, включает предварительный нагрев проб из твердосплавных режущих инструментов, проведение измерения температуры в зоне контакта инструментальный - обрабатываемый материал при различных скоростях резания с построением графической зависимости, отличающийся тем, что для твердосплавных режущих инструментов группы применяемости Р в качестве исходного параметра устанавливают температуру предварительного нагрева твердосплавного инструмента, при которой в наибольшей степени проявляется экзотермический эффект, сопровождающийся формированием диссипативной поверхностной слоистой структуры, обеспечивающей наибольшее снижение диффузионного проникновения элементов обрабатываемого материала в структуру твердого сплава и износ режущего инструмента, затем по построенной графической зависимости скорость резания - температура резания назначают в качестве оптимальной скорости резания скорость, при которой температура нагрева в зоне рабочего контакта инструментального и обрабатываемого материала соответствует температуре предварительного нагрева твердосплавного режущего инструмента, при которой в наибольшей степени проявляется экзотермический эффект. Экзотермический эффект проявляется при некоторой температуре нагрева твердого тела, связан с понижением внутренней энергии всего объема или только отдельной его части, например поверхности или приповерхностной области, сопровождается выделением тепла и увеличением энтропии (Шестак Я. Теория термического анализа. М.: Мир. 1987. 456 с.). Установлено, что вследствие разброса состава и свойств твердых сплавов проявление термических эффектов и, конкретно, экзотермического эффекта у них наступает при различных температурах. Наибольшее снижение интегрального износа режущего инструмента происходит при некоторой, оптимальной для конкретного твердого сплава температуре эксплуатации, соответствующей наиболее интенсивному проявлению экзотермического эффекта. Ниже и выше указанной температуры (или некоторого узкого диапазона температур) формируются структуры с менее выраженной формой проявления экзотермического эффекта. Образование на контактных поверхностях твердосплавного режущего инструмента слоистой структуры при одновременном проявлении экзотермического эффекта сопровождается повышением ее теплопроводности в плоскости поверхности и снижением теплопроводности в направлении увеличения глубины (между слоями), увеличением энтропии и, соответственно, снижением вероятности разрушения режущего инструмента за счет диффузионного (высокотемпературного) взаимодействия его с обрабатываемым материалом. Реализация благоприятной ситуации (с точки зрения снижения интенсивности износа) для режущего инструмента, связанная с проявлением экзотермического эффекта, являющегося следствием адсорбции вещества из окружающей газовой среды контактными поверхностями режущего инструмента, и образование твердых растворов в приповерхностной зоне с участием элементов, входящих в состав твердого сплава (в том числе газовых элементов). Протекание твердофазных реакций сопровождается повышением некоторых механических характеристик, а также химической стабильности составляющих композицию компонентов и межфазных границ твердосплавного материала. Вследствие уменьшения реакционной способности фаз (после завершения твердофазного взаимодействия) снижается и диффузионная активность элементов контактирующих тел в зоне трибологического контакта. В итоге происходит снижение концентрации внедряемых в структуру твердых сплавов чужеродных атомов, снижается уровень разрушения структуры, а следовательно уменьшается и износ твердосплавного режущего инструмента. Образующаяся в результате адсорбции твердым сплавом газовых атомов, протекания твердофазных реакций, выделения вследствие этого тепла (экзотермический эффект) и распада твердых растворов поверхностная структура приобретает дискретное - слоистое строение. Анизотропный характер получаемой структуры предполагает распространение тепла в разных направлениях с различной скоростью. Так скорость теплопередачи в плоскости поверхности значительно выше, чем в направлении, перпендикулярном ей. Вследствие этого диффузия чужеродных и собственных элементов происходит преимущественно в плоскости поверхности и значительно понижена в глубинную структуру твердого сплава. Это способствует «залечиванию» дефектов кристаллической решетки компонентов твердого сплава в плоскости поверхности, возникающих в результате проявления различных видов взаимодействия, в зоне контакта. Формированию слоистых структур на поверхности твердых сплавов в диапазоне температур, сопровождающихся экзотермическими эффектами, способствует высокая активность компонентов твердого сплава, например TiC, NbC, ZrC, HfC и т.д., по отношению к водороду и формирование в соединениях наряду с другими типами водородной связи. Оксидные, оксикарбидные, оксикарбонитридные и др. поверхностные образования, участвующие в создании слоя, являются эффективным препятствием для проникающей диффузии в твердый сплав элементов, входящих в состав обрабатываемого материала. Кроме того, деградация структуры поверхностного слоя и некоторое участие водорода в образовании связи между отдельными слоями способствует периодическому отделению от слоя элементарной пластинки и снижению касательной составляющей силы резания, что приводит к снижению коэффициента трения. Таким образом, при оптимальных скоростях резания и соответствующим этим скоростям температурам эксплуатации - нагревании твердых сплавов, сопровождающимся экзотермическими эффектами, в их поверхностной области формируется такая диссипативная структура, которая предохраняет их от диффузионного износа и способствует повышению ресурса работы.

В итоге в качестве оптимальной скорости резания принимают скорость, при которой температура нагрева в зоне рабочего контакта соответствует выбранной температуре предварительного нагрева твердосплавного инструмента, а именно - температуре проявления экзотермического эффекта. При этом пользуются экспериментально полученной графической зависимостью «скорость резания - температура резания».

Адсорбция элементов окружающей газовой среды поверхностью сопровождается протеканием твердофазных реакций с образованием сложных соединений и выделением тепла - проявлением экзотермического эффекта. Поверхностные оксиды, нитриды, оксинитриды и оксикарбиды образуются за счет полного или частичного замещения у карбидов твердого сплава атомов углерода на атомы кислорода или азота. Происходит также окисление или азотирование связующей компоненты. Скорость проникновения кислорода и азота в глубинные слои структуры твердого сплава непрерывно снижается, а следовательно, и процесс деградации структуры компонентов твердого сплава будет снижаться. При оптимальной скорости (температуре) резания самоустанавливается некоторая эффективная глубина и степень деградации структуры по глубине, которые в итоге обеспечивают надежную защиту твердого сплава от проникающей диффузии элементов обрабатываемого материала и от возможного резкого возрастания касательной составляющей силы резания. В последнем случае повышение коэффициента трения ограничивается за счет отделения элементарной пластинки деградированного слоя от контактной поверхности твердого сплава.

Снижение интенсивности диффузии элементов обрабатываемого материала в твердый сплав происходит за счет образования в поверхностной области более стабильной в термодинамическом отношении структуры. Поверхностная деградированная структура в меньшей степени по сравнению с недеградированной обладает незаполненными химическими связями, имеет более низкую степень дефектности, количество пор и других несплошностей у нее ниже, она имеет более плотное строение. Концентрация локальной напряженности между отдельными компонентами у такой структуры значительно меньше. Вследствие снижения интенсивности диффузионных процессов в контактной зоне и сопутствующим этим процессам разрушительным последствиям износ твердосплавного режущего инструмента применяемости группы Р снижается.

Процесс поверхностной деградации, сопровождаемый экзотермическими эффектами, происходит за счет взаимодействия структуры как с элементами окружающей газовой среды, так и с газовыми элементами, входящими в состав твердого сплава и диффундирующими из объема к поверхности - в направлении действия высоких температур. Вследствие этого эффективная глубина распространения деградированного поверхностного слоя определяется факторами движения газовых элементов как со стороны поверхности, так и из объема твердого сплава и является функцией температуры, определяющей в свою очередь протекание экзотермических процессов. На величину температуры начала твердофазных реакций в приповерхностной области и сопутствующих экзотермических эффектов большое влияние оказывают состав и термодинамические свойства твердых сплавов (концентрация в твердом сплаве карбида титана и его стехиометрический состав, морфологическое строение, наличие графита, дефектность структуры, кинетические характеристики приповерхностной области и объема твердого сплава, электрические свойства образующихся поверхностных структур, вероятность распада перенасыщенной примесями решетки карбида титана и т.д.).

В процессе резания различных сталей и сплавов твердосплавные режущие инструменты (группы Р) подвергаются интенсивному высокотемпературному износу. Наиболее низкая интенсивность износа у твердосплавных режущих инструментов была установлена при их эксплуатации в диапазоне оптимальных режимов резания - оптимальных температур, когда при этих температурах в наибольшей степени проявляется экзотермический эффект, способствующий образованию в приповерхностной области диссипативных слоистых структур, формирующихся в виде элементарных пластинок толщиной примерно 0,1- 0,2 мкм. Эволюция поверхностной структуры твердосплавного режущего инструмента носит следующей характер. Сначала атомы кислорода, азота, водорода адсорбируются поверхностью твердого сплава. Спустя некоторое время они, а также примеси из объема проникают в поверхностную структуру сложного карбида и изменяют его свойства (сложный карбид - твердый раствор карбида вольфрама в карбиде титана). Уровень трансформации структуры уменьшается по мере увеличения расстояния от поверхности в направлении объема твердого сплава. В процессе поверхностных реакций достигается некоторая эффективная глубина измененной по свойствам структуры и некоторая степень ее трансформации (деградации) по глубине оптимальные с позиции снижения износа и характерные для конкретного твердого сплава и определенной температуры проявления экзотермического эффекта. Таким образом, температура проявления экзотермического эффекта характеризует также некоторые оптимальные параметры измененного (деградированного слоя) и, соответственно, эксплуатационные характеристики твердосплавного группы применяемости Р режущего инструмента. Наиболее высокие результаты с точки зрения создания оптимальных условий для трущихся пар, выражающиеся в максимальном снижении интенсивности износа, достигаются при эксплуатации твердосплавных режущих инструментов при оптимальных скоростях резания (температурах), соответствующих проявлению экзотермического эффекта. При температурах эксплуатации ниже и выше температуры проявления экзотермического эффекта измененный - деградированный поверхностный слой не достигает необходимых параметров. При температурах ниже температуры проявления экзотермического эффекта в поверхностном слое не достигается необходимая степень деградации, последующий распад перенасыщенных твердых растворов, формирование слоистых структур и, соответственно, не обеспечивается снижения интенсивности диффузионных процессов до достаточного уровня. При температурах выше температуры проявления экзотермического эффекта создаются условия для разрушения формирующегося деградированного противодиффузионного слоя вследствие его интенсивного окисления и сублимации. Эксплуатация твердосплавных режущих инструментов в обоих случаях отклонения от оптимальных скоростей резания проводит к интенсификации их износа.

Как показывают эксперименты, на скорость резания (температуру нагрева), при которой проявляется экзотермический эффект, влияют различные виды упрочняющих воздействий, направленные на продление срока службы режущего инструмента. Среди них наиболее широкое распространение получили газофазные и ионноплазменные покрытия, имплантация, модифицирование поверхности высокоэнергетическими потоками ионов или электронов, радиационная обработка. Однако и после упрочняющей обработки соблюдается найденная закономерность: наиболее низкая интенсивность износа проявляется при скоростях резания (температурах), которые обеспечивают в структуре твердого сплава наибольшее проявление экзотермического эффекта.

Реализация способа выполняется в такой последовательности. Сначала производят выборку твердосплавных режущих пластинок (группа применяемости Р), помещают конкретную пластинку в специальное приспособление, производят измельчение, отбирают пробу весом 20 грамм, заполняют приготовленной массой специальный тигель из алундового материала, помещают тигель в рабочую зону - электрическую печь специальной установки - дериватографа (Горшков В.С., Тимашов В.В., Савельев В.Г. Методы физико-химического анализа вяжущих веществ. М.: Высшая школа. 1981. 334 с.), предназначенной для исследования термических эффектов и программируют режим работы установки для выполнения конкретных задач (регистрации термических эффектов, возникающих при нагревании образцов). Нагревание пробы производят в условиях открытой атмосферы. Скорость нагревания отобранных проб из твердосплавных пластинок составляет 20°C/мин. Температуру, при которой происходит проявление экзотермического эффекта, выбирают в качестве оптимальной температуры. Для повышения значимости результатов измерения производят на нескольких образцах, а за оптимальную температуру принимают ее среднеарифметическое значение. На фиг.1 представлена картина проявления экзотермического эффекта.

Затем отбирают твердосплавные пластинки группы применяемости Р для проведения стойкостных испытаний и производят стойкостные испытания при резании определенной стали или сплава на различных режимах (скоростях) обработки. Одновременно с помощью специального высокочувствительного пирометра в процессе резания определяют среднюю температуру в зоне резания. Строится график зависимости температуры от скорости резания. Наконец, на основании ранее полученного значения оптимальной температуры резания по графику «скорость резания -температура резания» определяют оптимальную скорость резания. Для твердых сплавов вольфрам - титан - кобальтовой группы проявление экзотермического эффекта происходит в диапазоне температур от 880 до 980°C. Причем с увеличением в составе твердого сплава титановой компоненты температурная область, при которой проявляется экзотермический эффект, смещается в сторону более высоких температур, а при увеличении в составе твердых сплавов общего количества углерода - в сторону более низких температур. Оптимальные режимы обработки резанием сталей или сплавов выбирают на основании температуры нагревания твердого сплава, при которой в его структуре в наибольшей степени проявляется экзотермический эффект. Все действия по проведению измерений по выявлению проявления экзотермического эффекта носят несложный и нетрудоемкий характер, не продолжительны по времени и по сравнению с аналогами и прототипом имеют более высокую точность в определении оптимальной температуры и, соответственно, скорости резания.

Как установлено, изменение интенсивности проявления экзотермического эффекта от температуры носит экстремальный характер. При увеличении температуры от 860°C начинает проявляться активная адсорбция элементов окружающей газовой среды поверхностью твердых сплавов, сопровождаемая твердофазными реакциями. При некоторой оптимальной температуре завершенность твердофазных реакций достигает наибольшего уровня. На поверхности и в приповерхностной области образуется измененная - деградированная слоистая структура, состоящая из оксикарбидов, оксинитридов, оксикарбонитридов, оксикарбогидридов с характерным для конкретного твердого сплава группы Р распределением газовых элементов по глубине. Сформированная поверхностная структура является надежным препятствием для диффузии в твердый сплав элементов обрабатываемого материала, что приводит к снижению износа режущего инструмента. Протекание данных процессов сопровождается наибольшим проявлением экзотермического эффекта. При увеличении температуры сверх оптимальной начинают протекать эффекты, приводящие к разрушению сформированной слоистой структуры. Вследствие этого возрастает активность диффузии элементов обрабатываемого материала в структуру твердого сплава и вновь интенсифицируется износ режущего инструмента. Выбор температуры - скорости резания, при которой твердофазные реакции на поверхности твердосплавного режущего инструмента сопровождаются максимальным проявлением экзотермического эффекта, обеспечивает значительное снижение величины диффузионного разрыхления их структуры и общей интенсивности износа.

Предлагаемый способ обладает высокой точностью в определении оптимальных режимов резания (скорости резания), а следовательно, и эффективностью в определении оптимальных условий эксплуатации твердосплавных режущих инструментов. Это, как показано, достигается за счет использования в качестве информативного исходного параметра температуры наиболее интенсивного проявления экзотермического эффекта. Интенсивность проявления экзотермического эффекта полностью зависит от электронного строения формируемой поверхностной структуры, ее состава, а также характера и степени дефектности. Наиболее важной причиной большой точности в определении оптимальной температуры резания является высокая чувствительность между изменением скорости тепловых потоков и изменением теплоемкости и теплопроводности в приповерхностной области твердого сплава, зависящих в свою очередь от степени и характера деградации поверхностной структуры, ее расслоения.

С увеличением уровня проявления экзотермического эффекта возрастает теплопроводность в плоскости поверхности и снижается по глубине. При температурах ниже и выше оптимальной проявление экзотермического эффекта существенно снижается. Недостаточно эффективное проявление экзотермического эффекта при температурах более низких, чем оптимальные объясняется недостаточной энергетической активацией, необходимой для обеспечения развития и протекания твердофазных реакций на поверхности и в приповерхностной области твердых сплавов. Снижение эффективности проявления экзотермических эффектов при температурах больших, чем оптимальные объясняется термической нестабильностью компонентов твердого сплава в данных условиях, а также процессами десорбции и сублимации элементов поверхностной структуры.

С помощью предлагаемого способа представляется возможным по результатам оценки проявления интенсивности экзотермического эффекта от температуры производить расчет наиболее экономически обоснованных режимов обработки при резании углеродистых, инструментальных и др. материалов, обрабатываемых с высокими скоростями резания и вызывающими интенсивный диффузионный износ режущего инструмента.

На фиг.1 представлена графическая зависимость изменения интенсивности проявления экзотермического эффекта в зависимости от температуры:

кривая 1 - для твердосплавной пластинки из первой партии образцов,

кривая 2 - для твердосплавной пластинки из второй партии образцов.

На фиг.2 представлена графическая зависимость изменения средней температуры в зоне резания от скорости резания:

кривая 1 - для твердосплавных режущих пластинок из первой партии образцов,

кривая 2 - для твердосплавной режущих пластинок из второй партии образцов.

Твердосплавные режущие пластинки были получены от двух разных предприятий-изготовителей.

Пример осуществления способа "определение оптимальной скорости резания".

Сначала твердосплавные пластинки марки Т15К6 группы применяемости Р помещались в специальное приспособление и измельчались. Затем отбиралась фракция с размерами от 1,0 до 2,0 мм, весом 20 г и помещалась в специальную алундовую капсулу. После этого капсулу с образцовым материалом устанавливали в рабочую зону на термографической установке и производили измерения. Скорость нагревания составляла 20°C/мин. Нагревание производили до 1000°C. Было установлено, что наиболее высокая интенсивность проявления экзотермического эффекта для всех (4 штук) образцов из первой партии твердосплавных пластинок происходит при температуре 911°C, а для всех (4 штук) образца из второй партии твердосплавных пластинок при 917°C. На Фиг.1 представлена зависимость проявления интенсивности экзотермического эффекта от температуры нагревания приготовленной массы (пробы) для образцов из первой и второй партии твердосплавных пластинок.

Затем определялась температура резания в зоне контакта инструментального и обрабатываемого материалов от скорости резания. Обрабатываемым материалом служила сталь 50. Резание производилось при скоростях от 180 до 240 м/мин без использования СОЖ. Глубина резания и подача были постоянными и равнялись соответственно 1,5 мм и 0,23 мм/об. При резании использовались твердосплавные режущие пластины марки Т15К6 из двух различных партий. По данным исследований строилась зависимость изменения температуры в зоне контакта от скорости резания, показанная на фиг.2. Температура определялась с помощью высокочувствительного пирометра. Параллельно с этим проводились стойкостные испытания. Было установлено, что наиболее низкая интенсивность износа режущих инструментов соответствовала эксплуатации их при скорости резания, соответствующей той температуре в зоне контакта, при которой в наибольшей степени проявляется экзотермический эффект при нагревании твердосплавных проб.

Таким образом, последовательность в определении оптимальной скорости резания является следующей: сначала из графика зависимости «интенсивность проявления экзотермического эффекта - температура нагревания твердосплавной испытываемой измельченной массы» определяют температуру наиболее интенсивного проявления экзотермического эффекта (оптимальную температуру), затем с помощью графика зависимости «скорость резания - температура резания» и на основании уже имеющейся оптимальной температуры проявления экзотермического эффекта, полученной из предыдущей зависимости, определяют оптимальную скорость резания.

Для первой партии резцов оптимальная скорость резания составила 219 м/мин, для второй - 223 м/мин. Стойкостные испытания, проведенные при различных скоростях резания, постоянной подаче, равной 0,23 мм/об, и глубине резания 1,5 мм показали, что именно при скорости резания, равной 219 м/мин, соответствующей температуре 911°C в зоне контакта для первой партии режущих пластинок и при скорости резания, равной 223 м/мин, соответствующей температуре в зоне контакта, равной 917°C, для второй партии режущих пластинок наблюдается минимальная интенсивность износа. Оптимальные скорости резания, полученные для первой и второй партий твердосплавных режущих пластинок по способу в соответствии с прототипом равнялись соответственно 225 и 228 м/мин. Проведенные стойкостные испытания показали, что при этих скоростях резания наблюдается повышенная интенсивность износа твердосплавных режущих инструментов по сравнению с их эксплуатацией при скоростях резания, полученных по предлагаемому способу. При этом в результате статистической обработки было получено, что коэффициент вариации износостойкости по предлагаемому способу для первой партии режущих пластинок составил 0,22; для второй - 0,24. По прототипу - соответственно 0,26 и 0,29. Это указывает на больший разброс износостойкости режущих инструментов, эксплуатируемых на скорости резания, определяемой по прототипу и на предпочтительный характер выбора оптимальной скорости резания по предлагаемому способу. В итоге износостойкость режущих инструментов обеих партий твердосплавных пластин, эксплуатируемых на режимах резания, определенных с помощью прототипа, оказалась ниже по сравнению с пластинами, эксплуатируемыми на режимах резания в соответствии с предлагаемым способом.

Способ определения оптимальной скорости резания твердосплавными режущими инструментами по выбранному исходному параметру, включающий предварительный нагрев проб из твердосплавных режущих инструментов, проведение измерения температуры в зоне контакта инструментальный - обрабатываемый материал при различных скоростях резания с построением графической зависимости, отличающийся тем, что для твердосплавных режущих инструментов группы применяемости Р в качестве исходного параметра устанавливают температуру предварительного нагрева твердосплавного инструмента, при которой в наибольшей степени проявляется экзотермический эффект, сопровождающийся формированием диссипативной поверхностной слоистой структуры, обеспечивающей наибольшее снижение диффузионного проникновения элементов обрабатываемого материала в структуру твердого сплава и износ режущего инструмента, затем по построенной графической зависимости скорость резания - температура резания назначают в качестве оптимальной скорости резания скорость, при которой температура нагрева в зоне рабочего контакта инструментального и обрабатываемого материала соответствует температуре предварительного нагрева твердосплавного режущего инструмента, при которой в наибольшей степени проявляется экзотермический эффект.